,, ,,,, ,,,,,*

(1.湖南大學(xué)研究生院隆平分院,湖南長(zhǎng)沙 410125;2.湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,湖南長(zhǎng)沙 410125;3.果蔬貯藏加工與質(zhì)量安全湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南長(zhǎng)沙 410125；4.果蔬加工與質(zhì)量安全國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,湖南長(zhǎng)沙 410125;5.長(zhǎng)沙市德群食品有限公司,湖南長(zhǎng)沙 410125)

辣椒(CapsicumannuumL.)是茄科辣椒屬植物,在國(guó)內(nèi)外廣泛種植和食用。辣椒在我國(guó)是僅次于大白菜的第二大蔬菜作物,我國(guó)已成為全球最大的辣椒生產(chǎn)、消費(fèi)和出口國(guó),約占全球生產(chǎn)總量的50%[1]。辣椒一經(jīng)傳入湖南,就一直是湖南最主要的蔬菜作物,種植面積大,品種資源多,各種辣椒制品豐富[2]。

辣椒是人們?nèi)粘Ｉ钪械囊活愔匾{(diào)味品和蔬菜[3-4]。其中,剁辣椒是南方一種頗具特色的傳統(tǒng)食品和調(diào)味品,它既保留了新鮮辣椒原有的脆度、色澤、辣味,又具有發(fā)酵辣椒制品特有的風(fēng)味、香氣和保健作用[5]。發(fā)酵辣椒是利用天然附著在辣椒表面的微生物(主要是乳酸菌)進(jìn)行發(fā)酵,通過食鹽的高滲透作用抑制其大部分雜菌的生長(zhǎng),經(jīng)發(fā)酵而制成[6]。

但是,辣椒經(jīng)剁碎后,加入食鹽使辣椒部分脫水的同時(shí),部分細(xì)胞組織破裂,造成細(xì)胞汁液滲透外溢,直至細(xì)胞內(nèi)外滲透壓達(dá)到平衡;同時(shí),食鹽溶液可使微生物細(xì)胞脫水,造成微生物休眠、假死、甚至死亡[7]。光照可造成發(fā)酵剁辣椒變色、變味和VC損失等[8-9]。剁辣椒儲(chǔ)存期間若密封不嚴(yán),因空氣的存在,容易發(fā)生氧化、褐變等化學(xué)反應(yīng),使發(fā)酵剁辣椒制品顏色變深,降低剁辣椒制品品質(zhì)[10]。

本研究在湖南省采集了3個(gè)辣椒株系,旨在通過對(duì)3個(gè)辣椒株系熟果的品質(zhì)分析，包括果形指數(shù)、果肉厚度、果腔大小、色度(L*值、a*值、b*值)、物性指標(biāo)(硬度、咀嚼性、內(nèi)聚性、彈性、膠著性)、還原糖、蔗糖、總糖、總酸、可溶性固形物、固酸比、氨基酸態(tài)氮,找出不同辣椒株系間的品質(zhì)差異性,并幫助篩選出綜合品質(zhì)較好的辣椒株系,為辣椒的深加工利用提供理論基礎(chǔ)，為辣椒加工企業(yè)創(chuàng)造和培育有知名度的大品牌提供幫助,使我國(guó)辣椒產(chǎn)業(yè)健康、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展[11]。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

博辣天劍朝天椒、博辣皺線1號(hào)線椒 湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高橋基地;陶嶺三味辣椒 湖南新田縣;鹽酸、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、乙酸鋅、冰乙酸、亞鐵氰化鉀、乙醇、鄰苯二甲酸氫鉀、丙酮 分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;亞甲藍(lán)、甲基紅 分析純,天津市化學(xué)試劑研究所有限公司;氫氧化鈉 分析純,西隴科學(xué)股份有限公司;甲醛 分析純,湖北奧生新材料科技有限公司;酚酞 分析純,天津市北辰方正試劑廠;葡萄糖 分析純,天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司;實(shí)驗(yàn)所用水 均為超純水;其他實(shí)驗(yàn)試劑 均為分析純。

0～200 mm游標(biāo)卡尺 上海九量五金工具有限公司;LGJ-25C冷凍干燥機(jī) 北京四環(huán)科學(xué)儀器廠;CT3質(zhì)構(gòu)分析儀 Brookfield工程實(shí)驗(yàn)室公司;WZB 45數(shù)顯折光儀 上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司;JE502分析天平(感量0.001 g) 上海浦春計(jì)量?jī)x器有限公司;JYL C020E料理機(jī) 九陽(yáng)股份有限公司;PHS-3C型pH計(jì) 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司;DHG-9053A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠;AP-01P真空抽慮泵 天津奧特賽恩斯儀器有限公司;7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、7683B自動(dòng)進(jìn)樣器、NIST08譜庫(kù) 美國(guó)Agilent 公司;50/30 μm CNW固相萃取儀 德國(guó)CNW公司;DL-1電子萬(wàn)用爐 北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 鮮辣椒外觀品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定 辣椒表面性狀、果實(shí)顏色、果肩性狀和果尖性狀等質(zhì)量性狀通過目測(cè)觀察進(jìn)行判定。果長(zhǎng)用直尺進(jìn)行測(cè)定,果寬、果肉厚度和果柄寬度用游標(biāo)卡尺測(cè)量,單果重用電子天平測(cè)定。果形指數(shù)為果實(shí)縱徑和橫徑的比值。游標(biāo)卡尺測(cè)得辣椒果實(shí)橫徑最大處的寬度為該果實(shí)的果寬,果實(shí)橫徑最大處的果肉厚度為該果實(shí)的果肉厚度。每個(gè)品種分別取長(zhǎng)勢(shì)均勻的10個(gè)果實(shí)進(jìn)行測(cè)定。果實(shí)含水量采用干燥烘干法,然后測(cè)其干重,并計(jì)算得出每個(gè)品種的果實(shí)含水量[12]。

果腔大小的計(jì)算公式如下:

1.2.2 色澤的測(cè)定 采用CIE-L*a*b*色度系統(tǒng)進(jìn)行辣椒果皮顏色測(cè)定[13]。其中,L*值越大,辣椒顏色越亮;a*、b*值分別代表辣椒紅綠度和黃藍(lán)度,正a*值表示紅色,a*值越大,辣椒越紅;正b*值表示黃色;b*值越大,辣椒越黃。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定6次,取其平均值。

1.2.3 鮮辣椒的質(zhì)構(gòu)分析 TPA模式探頭:TA9;測(cè)試條件:測(cè)試前速度為1 mm/s,測(cè)試速度為0.5 mm/s,測(cè)試后速度0.5 mm/s,測(cè)試距離為2 mm。每個(gè)樣品重復(fù)6次,取平均值。

1.2.4 辣椒內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定

1.2.4.1 還原糖含量測(cè)定 參照GB 5009.7-2016[14]《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中還原糖的測(cè)定》中的直接滴定法進(jìn)行測(cè)定,每組實(shí)驗(yàn)平行測(cè)定3次,取其平均值。

1.2.4.2 蔗糖含量測(cè)定 參照GB 5009.8-2016[15]《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測(cè)定》中的直接滴定法進(jìn)行測(cè)定,每組實(shí)驗(yàn)平行測(cè)定3次,取其平均值。

1.2.4.3 總糖含量測(cè)定 參照GB 5009.7-2016[14]和GB 5009.8-2016[15]中的直接滴定法,可溶性總糖含量為還原糖和蔗糖之和。

1.2.4.4 總酸含量測(cè)定 參照GB/T 12456-2008[16]《食品中總酸的測(cè)定》中的pH電位滴定法進(jìn)行測(cè)定,每組實(shí)驗(yàn)平行測(cè)定3次,取其平均值。

1.2.4.5 可溶性固形物含量測(cè)定 將20 g辣椒打成漿狀,用四層干凈紗布過濾出濾液,棄去最初幾滴,收集濾液用數(shù)顯折光儀測(cè)定,每組實(shí)驗(yàn)平行測(cè)定3次,取其平均值。

1.2.4.6 固酸比測(cè)定 固酸比為可溶性固形物與總酸含量的比值。

1.2.4.7 氨基酸態(tài)氮含量測(cè)定 參照GB 5009.235-2016[17]《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸態(tài)氮的測(cè)定》中的甲醛滴定法進(jìn)行測(cè)定,每組實(shí)驗(yàn)平行測(cè)定3次,取其平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Excel 2016和SPSS 20.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用Pearson分析方法進(jìn)行相關(guān)性分析;采用系統(tǒng)聚類法進(jìn)行聚類分析等。

2 結(jié)果與分析

2.1 新鮮辣椒果實(shí)性狀的觀察結(jié)果

果皮表面、果實(shí)顏色、果肩性狀和果尖性狀等果實(shí)性狀的觀察結(jié)果如表1所示。3個(gè)辣椒株系中果皮表面性狀有光滑和皺溝兩種;果實(shí)顏色有鮮紅、綠色和深紅色3種;果肩性狀有圓肩和平肩兩種,其中以圓肩品種為主;辣椒果尖性狀都呈現(xiàn)凸起狀態(tài)。

表1 3個(gè)不同株系辣椒果實(shí)性狀的觀察結(jié)果Table 1 Results of observation on fruit characters of pepper in three different strains

2.2 辣椒品質(zhì)的測(cè)定

3個(gè)不同辣椒株系的品質(zhì)指標(biāo)果形指數(shù)、果肉厚度、果腔大小、L*值、a*值、b*值、硬度、咀嚼性、內(nèi)聚性、彈性、膠著性、還原糖、蔗糖、總糖、總酸、可溶性固形物、固酸比、氨基酸態(tài)氮的指標(biāo)測(cè)定結(jié)果見表2。

表2 3個(gè)不同株系辣椒的品質(zhì)指標(biāo)Table 2 Quality indexes of pepper from three different strains

由表2可知,不同株系的新鮮辣椒在品質(zhì)方面均存在不同程度的變異現(xiàn)象。辣椒的果皮指標(biāo)(果形指數(shù)、果肉厚度及果腔大小)測(cè)定,發(fā)現(xiàn)線椒果形指數(shù)較大、朝天椒果肉較厚、陶嶺三味辣椒果腔較大。不同辣椒株系其亮度差別較大(p<0.05),亮度較大的株系為線椒,亮度較小的是陶嶺三味辣椒。朝天椒和陶嶺三味辣椒顏色都偏向黃紅色,線椒呈黃綠色,且b*值的變異系數(shù)34.18%明顯小于a*值的變異系數(shù)120.55%,變異系數(shù)不同表明不同品種的辣椒感官品質(zhì)差異較大。因此3個(gè)辣椒株系呈色的差異性主要取決于a*值。

由3個(gè)辣椒的硬度、咀嚼性、內(nèi)聚性、彈性、膠著性可以看出,朝天椒中的硬度、咀嚼性、彈性、膠著性都較大,陶嶺三味辣椒的內(nèi)聚性較大。由5個(gè)指標(biāo)的變異系數(shù)可知,咀嚼性值的變異系數(shù)(50.97%)明顯大于硬度、內(nèi)聚性、彈性、膠著性值的變異系數(shù)(27.93%、26.39%、30.25%、22.89%)。因此3個(gè)辣椒株系物性的差異性主要取決于咀嚼性值。

由表可知,還原糖、總糖在陶嶺三味辣椒中含量較高,蔗糖在線椒中含量較高?？扇苄怨绦挝锖涂偹釋?duì)辣椒加工具有重要影響,固酸比值較高的株系更適合加工。在這3個(gè)辣椒株系中,可溶性固形物含量的變幅分布在5.00～9.77 °Brix之間,總酸含量變幅分布在4.46～12.59 g/mL之間,固酸比較高株系為線椒和陶嶺三味辣椒,氨基酸態(tài)氮在線椒中含量較高。

2.3 辣椒品質(zhì)性狀相關(guān)性分析

不同辣椒株系品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性分析結(jié)果見表3。從表3可以看出,果形指數(shù)與L*值、b*值、氨基酸態(tài)氮在0.01水平上呈顯著正相關(guān),與內(nèi)聚性、還原糖、總糖在0.01水平上呈顯著負(fù)相關(guān);可溶性固形物與L*值、彈性、還原糖、總糖、總酸在0.01水平上呈顯著正相關(guān),與蔗糖在0.01水平上呈顯著負(fù)相關(guān)。固酸比與咀嚼性、彈性、膠著性、總酸在0.01水平上呈顯著負(fù)相關(guān)。Wang A L等[18]為探討辣椒品種主要性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性和重要性,分析了16種湖南辣椒產(chǎn)量與主要性狀的通徑系數(shù)及其相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明,湖南主要辣椒品種遺傳變異豐富,育種價(jià)值高,果實(shí)產(chǎn)量與果寬、單株鮮重、單株果數(shù)呈顯著正相關(guān),各農(nóng)藝性狀的相對(duì)貢獻(xiàn)較大。

表3 3個(gè)不同株系辣椒品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of pepper quality indicators of three different strains

2.4 辣椒品質(zhì)的主成分分析

將3個(gè)辣椒株系的18項(xiàng)指標(biāo)用于主成分分析,由表4、表5和圖1可知,前3個(gè)主成分的特征值>1,即前3個(gè)主成分對(duì)解釋變量的貢獻(xiàn)率最大,累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到91.870%,可以代表原始數(shù)據(jù)的大部分信息。第1主成分包含了原來信息量的54.274%,與果肉厚度、果腔大小、蔗糖、固酸比呈負(fù)相關(guān)，與其余14個(gè)指標(biāo)呈正相關(guān);第2主成分包含了原來信息量的31.574%,與b*值、氨基酸態(tài)氮、L*值、果形指數(shù)、硬度呈很大正相關(guān),與果肉厚度、總糖含量呈較大負(fù)相關(guān);第3主成分包含了原來信息量的6.022%,與果肉厚度呈正相關(guān)。Qing L I[19]等對(duì)采集的47個(gè)辣椒品種的16個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)性和主成分分析,前7個(gè)主成分特征值的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到85%以上,這些主成分的值代表了16個(gè)性狀指標(biāo)的遺傳特征,代表了辣椒品種的綜合指標(biāo)。

表4 辣椒品質(zhì)主成分的方差貢獻(xiàn)率Table 4 Variance contribution rate of principal components of pepper quality

表5 辣椒品質(zhì)指標(biāo)的主成分得分系數(shù)矩陣Table 5 Main component score coefficient matrix of pepper quality index

圖1 主成分分析碎石圖Fig.1 Screen plot of PCA

表5主成分得分系數(shù)矩陣還列出了3個(gè)特征根對(duì)應(yīng)的特征向量,即各主要成分解析表達(dá)式中的標(biāo)準(zhǔn)化變量的系數(shù)向量。故各主要成分解析表達(dá)式分別為:

F1=0.006Z果形指數(shù)-0.113Z果肉厚度-0.040Z果腔大小+0.028ZL*+0.098Za*+0.066Zb*+0.078Z硬度+0.140Z咀嚼性+0.041Z內(nèi)聚性+0.100Z彈性+0.163Z膠著性+0.059Z還原糖-0.130Z蔗糖+0.051Z總糖+0.120Z總酸+0.090Z可溶性固形物-0.121Z固酸比+0.077Z氨基酸態(tài)氮

F2=0.139Z果形指數(shù)-0.130Z果肉厚度-0.013Z果腔大小+0.171ZL*-0.038Za*+0.189Zb*+0.132Z硬度+0.055Z咀嚼性-0.071Z內(nèi)聚性-0.017Z彈性+0.104Z膠著性-0.090Z還原糖-0.051Z蔗糖-0.099Z總糖+0.014Z總酸-0.045Z可溶性固形物-0.054Z固酸比+0.197Z氨基酸態(tài)氮

F3=0.020Z果形指數(shù)+0.741Z果肉厚度-0.334Z果腔大小-0.118ZL*-0.050Za*-0.129Zb*+0.071Z硬度-0.075Z咀嚼性-0.199Z內(nèi)聚性+0.040Z彈性-0.183Z膠著性+0.041Z還原糖+0.150Z蔗糖+0.056Z總糖-0.007Z總酸+0.014Z可溶性固形物-0.020Z固酸比-0.173Z氨基酸態(tài)氮

以每個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率為權(quán)重對(duì)主成分得分進(jìn)行加權(quán)平均,即:H=(54.274F1+31.574F2+6.022F3)/91.870,求得主成分綜合得分如表6,根據(jù)主成分綜合得分,辣椒株系排名依次為朝天椒、線椒和陶嶺三味辣椒。

表6 3個(gè)辣椒株系的主成分因子得分Table 6 Principal component factor scores of three pepper strains

2.5 辣椒株系的聚類分析

依據(jù)3種辣椒中18項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果,采用SPSS 20.0對(duì)3種辣椒的指標(biāo)進(jìn)行快速聚類分析,結(jié)果如圖2所示。參照主成分分析和聚類分析的結(jié)果,考慮以10為指標(biāo)類別劃分距離,將18項(xiàng)指標(biāo)聚為2類。第1類為果形指數(shù)、果肉厚度、果腔大小、L*值、a*值、b*值、咀嚼性、內(nèi)聚性、彈性、膠著性、還原糖、蔗糖、總糖、總酸、可溶性固形物、固酸比和氨基酸態(tài)氮;第2類為硬度。Nie C等[20]對(duì)57個(gè)辣椒品種的12個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行了聚類分析,并對(duì)6個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行了主成分分析,為辣椒資源分類和親本選擇提供了依據(jù)。

圖2 18項(xiàng)指標(biāo)的聚類分析Fig.2 Cluster analysis of 18 indicators

2.6 指標(biāo)的篩選

根據(jù)主成分分析和聚類分析的結(jié)果,果形指數(shù)、果肉厚度、果腔大小、L*值、a*值、b*值、咀嚼性、內(nèi)聚性、彈性、膠著性、還原糖、蔗糖、總糖、總酸、可溶性固形物、固酸比、氨基酸態(tài)氮為一個(gè)相似水平類,顏色L*和氨基酸態(tài)氮更能表現(xiàn)辣椒的加工特性;硬度單獨(dú)作為一個(gè)水平類,可代表理化與營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)。最終篩選出顏色L*、氨基酸態(tài)氮和硬度指標(biāo)作為辣椒綜合品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3 結(jié)論

通過主成分分析和聚類分析,得出各辣椒綜合得分從高到低依次為朝天椒、線椒和陶嶺三味辣椒。其中,聚類分析將18項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)聚為2類,通過對(duì)辣椒重要指標(biāo)的科學(xué)檢測(cè)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,使辣椒品質(zhì)的評(píng)價(jià)更為直觀,這對(duì)于優(yōu)良株系的推廣和研究具有重要意義。